تفاوت کلیدی - دیگ بخار زیر بحرانی در مقابل فوق بحرانی
دیگ‌ها ظروف بسته‌ای هستند که در آنها سیالی گرم می‌شود، بیشتر اوقات آب است. حتی اگر نام این دیگ بخار است، سیال لزوماً در آن نمی جوشد. سیال گرم شده در کاربردهای مختلفی از جمله گرمایش آب، گرمایش مرکزی، پخت و پز و غیره استفاده می شود. دیگهای بخار زیر بحرانی و فوق بحرانی از جمله سیستم های تولید بخار هستند. تفاوت اصلی بین دیگ های زیر بحرانی و فوق بحرانی این است که دیگهای بخار زیر بحرانی در فشار زیر بحرانی سیال کار می کنند در حالی که دیگهای بخار فوق بحرانی در فشار فوق بحرانی سیال کار می کنند.
نقطه بحرانی چیست؟
نقطه بحرانی یک ماده دما و فشاری است که در آن آن ماده می تواند همزمان مانند یک گاز و یک مایع رفتار کند، بنابراین فازهای گاز و مایع غیر قابل تشخیص رخ می دهند. به این دلیل که چگالی فاز گاز و فاز مایع در این نقطه برابر است. ماده ای که در دما و فشار بالاتر از نقطه بحرانی خود وجود دارد به عنوان سیال فوق بحرانی شناخته می شود. ماده ای که از نقطه بحرانی خود خارج می شود به عنوان سیال زیر بحرانی شناخته می شود. در منحنی تعادل فاز، نقطه بحرانی نقطه پایانی منحنی است.
شکل 01: نمودار فازی که نقطه بحرانی آب را نشان می دهد
اصطلاح فوق بحرانی در بویلرهای فوق بحرانی به فشارهای بالاتر از نقطه بحرانی آبی که دیگ بخار در حال کار است اشاره دارد.نقطه بحرانی آب در دمای 647 کلوین و فشار 221 بار (22.1 مگاپاسکال) است. فشارهای زیر 221 بار به عنوان "فشار زیر بحرانی" و بالاتر از 221 بار "فشار فوق بحرانی" آب شناخته می شود.
دیگ زیر بحرانی چیست؟
دیگهای زیر بحرانی دیگ‌هایی هستند که در دمای تا ۳۷۴ درجه سانتیگراد و فشار ۳۲۰۸ psi (نقطه بحرانی آب) کار می‌کنند. این بویلرها سیستمی با نقطه پایانی تبخیر ثابت تشکیل می دهند. یک مثال معمولی برای دیگ بخار زیر بحرانی، ژنراتور بخار نوع درام است.
در داخل دیگ، گردش طبیعی سیال با گرم کردن رایزرها ایجاد می شود. سپس مخلوط آب و بخاری که از این رایزر خارج می شود به آب و بخار در درام جدا می شود. آب به گردش در می آید، آب از گوشه های پایین به ورودی اواپراتور باز می گردد در حالی که بخار به داخل محفظه سوپرهیتر جریان می یابد.
شکل 02: یک نیروگاه حرارتی
اگر سیال مجاز به گردش طبیعی باشد، محدوده اعمال به حدود 190 بار به عنوان حداکثر فشار درام محدود می شود. اما اگر گردش با استفاده از یک پمپ گردشی (معروف به گردش اجباری) انجام شود، این محدوده قابل افزایش است. این گسترش به دلیل ثابت شدن نقطه انتهایی تبخیر در درام اتفاق می افتد. و همچنین اندازه سطح گرمایش را در اواپراتور و در سوپر هیتر تنظیم می کند. یک اشکال عمده دیگ زیر بحرانی این است که در این دیگ‌ها تشکیل حباب می‌تواند رخ دهد.
دیگ فوق بحرانی چیست؟
دیگ بخار فوق بحرانی (مولد بخار فوق بحرانی) نوعی بویلر است که در شرایط فشار فوق بحرانی کار می کند. از این نوع دیگ ها اغلب در تولید برق استفاده می شود. بر خلاف دیگ های زیر بحرانی، در دیگ های فوق بحرانی تشکیل حباب وجود ندارد و آب مایع بلافاصله به بخار تبدیل می شود.
دیگ فوق بحرانی در دماهای حدود 538-565 درجه سانتیگراد و فشارهای بالاتر از 3، 200 psi کار می کند. دیگ بخار فوق بحرانی دارای سیستمی با نقطه پایانی تبخیر متغیر است. این بویلرها بدون درام هستند. از این رو، تبخیر در یک گذر از اواپراتور انجام می شود. جریان سیال، بیشتر مواقع؛ آب توسط پمپ تغذیه القا می شود. این باعث می شود که سیستم در هر فشار دلخواه کار کند و آن را قادر می سازد تا سیستم را در شرایط زیر بحرانی یا فوق بحرانی کار کند. در نتیجه، نقطه پایانی تبخیر متفاوت است. و همچنین برای حفظ این شرایط، قسمت های اواپراتور و سوپرهیتر به طور خودکار مطابق با نیاز تنظیم می شوند.
شکل 03: یک دیگ لوله آب
این دیگ بخار به دلیل عملکرد بالای فشار بحرانی آب که ۲۲۱ بار است، به عنوان دیگ فوق بحرانی نامگذاری شده است. از آنجایی که بالاتر از نقطه بحرانی، هیچ تفاوتی بین بخار و آب وجود ندارد، آب به عنوان یک سیال عمل می کند.
فراتر از نقطه بحرانی آب، گرمای نهان تبخیر صفر است و از این رو تفاوت قابل توجهی بین فاز مایع و فاز بخار آب وجود ندارد. یکی از مزایای عمده دیگ های فوق بحرانی مصرف سوخت کمتر است. این امر باعث تولید کمتر گازهای گلخانه ای می شود. و همچنین به دلیل عدم تشکیل حباب، مصرف آب کمتری مشاهده می شود.
شباهت‌های بین بویلر زیر بحرانی و فوق بحرانی چیست؟
- مکانیسم عملیاتی/چرخه دیگ بخار زیر بحرانی و فوق بحرانی یکسان است.
- به جز اواپراتورهای بدون درام در دیگ های فوق بحرانی، سایر ویژگی های ساختاری نیز مشابه هستند.
- تکنیک های دیگ بخار زیر بحرانی و فوق بحرانی از تجهیزات و استراتژی های مشابهی در عملیات استفاده می کنند. مانند پیش گرم کن هوا، اکونومایزر، توربین ها، کندانسورها، پمپ های تغذیه دیگ بخار و غیره.
تفاوت بین بویلر زیر بحرانی و فوق بحرانی چیست؟
بویلر زیر بحرانی در مقابل فوق بحرانی |
|
| دیگهای زیر بحرانی دیگ‌هایی هستند که در دمای تا 374 درجه سانتیگراد و در فشار 3، 208 psi (نقطه بحرانی آب) کار می‌کنند. | دیگ فوق بحرانی (مولد بخار فوق بحرانی) نوعی دیگ است که در شرایط فشار فوق بحرانی کار می کند. |
| دما | |
| دیگ های زیر بحرانی در دمای تا 374 درجه سانتی گراد کار می کنند. | دیگ های فوق بحرانی در دمای حدود 538-565 درجه سانتی گراد کار می کنند. |
| فشار | |
| دیگ های زیر بحرانی با فشار 3,208 psi کار می کنند. | دیگ های فوق بحرانی در فشار بالای 3200 psi کار می کنند. |
| طبل | |
| دیگ های زیر بحرانی از درام تشکیل شده اند. | دیگ های فوق بحرانی بدون درام هستند. |
| تشکیل حباب | |
| تشکیل حباب یک اشکال عمده در دیگ های زیر بحرانی است. | دیگ های فوق بحرانی تشکیل حباب وجود ندارد. |
خلاصه - دیگ بخار زیر بحرانی در مقابل فوق بحرانی
دیگ های زیر بحرانی و فوق بحرانی دو شکل از مولدهای بخار هستند که برای تولید برق استفاده می شوند. اینها بر اساس شرایط عملیاتی خود به این صورت دسته بندی می شوند. تفاوت بین دیگ بخار زیر بحرانی و فوق بحرانی در این است که دیگهای بخار زیر بحرانی در فشار زیر بحرانی سیال کار می کنند در حالی که دیگهای بخار فوق بحرانی در فشار فوق بحرانی سیال کار می کنند.
دانلود نسخه PDF Subcritical vs Supercritical Boiler
می توانید نسخه PDF این مقاله را دانلود کنید و طبق یادداشت استنادی از آن برای اهداف آفلاین استفاده کنید. لطفا نسخه PDF را از اینجا دانلود کنید: تفاوت بین دیگ بخار زیر بحرانی و فوق بحرانی
